HOPV is een hulpmiddel dat leerkrachten in staat stelt de verbodsbepalingen op chemische producten na te gaan. Hierdoor wordt duidelijk welke producten er al dan niet gebruikt mogen worden tijdens de uitvoering van een practicum. In hoofdstuk 3. Een efficiënt veiligheidsbeleid en via contacten met de scholengemeenschap KOGEKA is duidelijk geworden dat leerkrachten nood hebben aan ondersteuning (HOPV + aangereikte alternatieven) om veiligheid te introduceren in bijvoorbeeld practica.
Het is dus van belang dat naast na te gaan of bepaalde producten verboden zijn, er ook ondersteuning wordt aangeboden bij mogelijke alternatieven voor bepaalde producten. Hier is het belangrijk om steeds de doelstelling voor ogen te houden van de eindtermen en leerplannen. Zo kan de doelstelling nog steeds behaald worden door gebruik te maken van andere, weliswaar niet verboden, producten. Indien nodig kunnen andere experimenten uitgewerkt worden die hetzelfde leerdoel bereiken als het vervangen van een product in een voorgeschreven proef minder voor de hand ligt.
Om leerkrachten hierbij te ondersteunen zijn de verschillende practica beschreven in het leerplan ‘toegepaste chemie derde graad TSO (technisch scheikunde)’ geanalyseerd3. Er wordt specifiek voor de derde graad gekozen aangezien er in deze graad meer risicovolle producten worden gebruikt in vergelijking met de eerste en tweede graad17. Door gebruik te maken van HOPV worden de verboden producten uit de practicumnota’s geïdentificeerd. Indien er verbodsbepalingen van kracht zijn, wordt er nagegaan of het practicum op een alternatieve manier kan worden uitgevoerd. De alternatieven worden op een algemene manier geformuleerd indien ze toepasbaar zijn op verschillende practica (bv. concentratie gerelateerd). Van de meer specifieke alternatieven (bv. indicatoren) zijn er enkele uitgetest in het tijdsbestek van deze thesis. De hele analyse werd samengevat in een schema om leerkrachten te ondersteunen bij het selecteren van alternatieven voor hun practica.
Voor de analyse zijn er 36 practicumnota’s nagegaan waarvan de onderwerpen gespreid zijn over de gehele derde graad en steeds terug te vinden zijn in het leerplan van technisch
scheikunde3. Online zijn er verschillende practicumnota’s terug te vinden voor eenzelfde doel, waardoor er verschillende mogelijke uitwerkingen zijn bij een bepaald onderwerp60. Aangezien het belangrijk is om practicumnota’s te hebben die effectief gebruikt worden in een schoolomgeving, zijn de practicumnota’s gebruikt van verschillende leerkrachten tewerkgesteld bij KOGEKA61. Aangezien deze scholengemeenschap gekoppeld is aan het
43 katholiek onderwijs kan het bovenstaande leerplan voor technisch scheikunde in TSO gebruikt worden om de practica onderwerpen te bepalen3,61.
Van de 36 practicumnota’s zijn er slechts 9 (25%) waarbij er geen verbod optreedt. Van de practica met een verbod wordt het merendeel (54%) verboden doordat er op één of meer van de gebruikte producten H314 veroorzaakt ernstige brandwonden en oogletsels van toepassing is. De overige 21% wordt veroorzaakt door:
- H318 veroorzaakt ernstige oogletsels (6%) - H350 kan kanker veroorzaken (9%)
- H372 veroorzaakt schade aan organen bij langdurig of herhaalde blootstelling (3%) - H225 licht ontvlambare vloeistof en damp (3%)
Belangrijk om op te merken is dat H225 op zich niet altijd voor een verbod zorgt aangezien er voor de analyse gebruikt is gemaakt van HOPV met de uitzonderingsoptie. Als er tijdens het practicum geen ontstekingsbronnen of warmteplaten worden gehanteerd, dan laat het hulpmiddel het gebruik van producten toe waarop enkel H225 voor een verbod zorgt. Tijdens de analyse van de practicumnota’s is het slechts éénmaal voorgekomen dat er een bunsenbrander gebruikt wordt in combinatie met producten waarop H225 van toepassing is, hetgeen door het hulpmiddel wel wordt verboden.
5.1. Het verboden product is een indicator
Doorheen de analyse van de verschillende practicumnota’s is duidelijk geworden dat er verschillende indicatoren worden gebruikt in middelbare practica. Vele van deze indicatoren worden verboden doordat ze onder CMR vallen. Door gebruik te maken van het aangereikte alternatief wordt nog steeds dezelfde doelstelling bekomen als de originele uitwerking.
Zuur-base titraties
Bij de uitvoering van zuur-base titraties wordt zeer vaak de indicator fenolftaleïne gebruikt, die verboden is door de volgende H-zinnen:
- H350: Kan kanker veroorzaken
- H341: Verdacht van het veroorzaken van genetische schade
- H361: Kan mogelijk de vruchtbaarheid of het ongeboren kind schaden
Er zijn verschillende pH indicatoren terug te vinden die telkens worden gekenmerkt door een kleurverandering in een bepaald pH-gebied62. De keuze van de indicator tijdens een titratie is dus afhankelijk van de pH waarrond het equivalentiepunt zich bevindt, hetgeen niet voor elk
44 type zuur-base titratie hetzelfde is. Er zijn namelijk vier verschillende mogelijkheden tijdens een zuur-base titratie, wat wordt verduidelijkt in figuur 7.
Figuur 7: verschillende mogelijke titratiecurves tijdens een zuur-base titratie. Het equivalentiepunt wordt aangeduid door de stippellijnen
In het leerplan ‘toegepaste chemie TSO’ worden de eerste drie zuur-base titraties aangehaald als mogelijke practica. Voor deze verschillende titraties zijn er dus ook verschillende indicatoren:
- Zwak zuur-Sterke base: Bij deze titratie ligt het equivalentiepunt hoger dan pH 7. Als voorbeeld kan de titratie van CH3COOH (zwak zuur) met NaOH (sterke base) worden genomen. Doorheen de titratie ontstaat een geconjugeerde base (CH3COO– Na+) hetgeen kan reageren met water ter vorming van een zwak alkalische oplossing. Het is dus belangrijk dat de pH-indicator een kleurverandering heeft rond pH 9, hetgeen fenolftaleïne ideaal maakt62. Het gebruik van deze indicator is echter verboden in de onderwijscontext doordat het onder CMR valt.
- Sterk zuur-Sterke base: Bij deze titratie ligt het equivalentiepunt op pH 7. Uit bovenstaande figuur wordt duidelijk dat de pH-range rond het equivalentiepunt veel groter is dan bij bijvoorbeeld de titratie van een zwak zuur-sterke base. Hierdoor kunnen er ook indicatoren gebruikt worden die een omslag gebied hebben bij een pH > 7 om het equivalentiepunt te bepalen. Hierdoor wordt er opnieuw vaak gebruik gemaakt van fenolftaleïne als indicator, hetgeen een verboden product is in de onderwijscontext. - Sterk zuur-Zwakke base: Bij deze titratie ligt het equivalentiepunt lager dan pH 7. Als
voorbeeld kan de titratie van HCl met NH3 genomen worden. Het gevormde geconjugeerde zuur (NH4+ Cl-) zal reageren met water met de vorming van een
45 hydronium-ion (H3O+) hetgeen zorgt voor een zwak zure oplossing. De typische indicator die hiervoor gebruikt wordt is methylrood, waarvan het gebruik niet verboden is in een onderwijscontext62.
Idealiter dient er voor deze titraties geen gebruik gemaakt te worden van verschillende indicatoren, maar slechts van één bepaalde indicator, ook al is methylrood geen probleem in onderwijscontext. Een mogelijk geschikte indicator voor al deze titraties is broomthymolblauw62. Om de werking van deze indicator te testen zijn er 3 verschillende titraties uitgevoerd:
1) Titratie van een sterk zuur (HCl) met een sterke base (NaOH)
2) Titratie van een zwak zuur (CH3COOH) met een sterke base (NaOH) 3) Titratie van een sterk zuur (HCl) met een zwakke base (NH3)
Met behulp van een pH-elektrode (Mettler-Toledo FiveEasy) wordt er nagegaan of er een gunstige kleuromslag van broomthymolblauw (pH-indicator) is op het equivalentiepunt. Bovenstaande titraties zijn opgesteld zoals een leerlingenpracticum en kunnen terug gevonden worden als bijlage 3.1 achteraan de thesis. De resultaten worden hieronder besproken.
Titratie van een sterk zuur (HCl 0.1 M) met een sterke base (NaOH 0.2 M)
Met behulp van de pH-elektrode is duidelijk geworden dat het equivalentiepunt zich rond pH 7 bevindt (zie figuur 8).
Figuur 8: Titratiecurve sterk zuur - sterke base
1 3 5 7 9 11 13 0 5 10 15 20 25 30 pH
Toegevoegd volume NaOH (mL)